Штамповка

ШтамповкаШТАМПОВКА, штампование, процесс деформации материалов при помощи штампов. Штамповка бывает: а) в горячем состоянии 1) для формования полуфабриката из заготовки круглого или квадратного сечения, или 2) из листа - горячая листовая штамповка, например, для котельных работ; б) в холодном состоянии 1) для изготовления из листа фасонной детали с наклепом для придания жесткости изделию или 2) для доведения изделия, полученного горячей штамповкой, до точных размеров, что называется чеканкой. Материалом для штамповки могут служить железо, сталь углеродистая и легированная, сплавы алюминия, меди, пластические массы и т. д. Размеры штампованных изделий м. б. самые разнообразные, начиная от мелких и очень точных до очень крупных - несколько сот кг в одной штуке. Оборудование для штамповки очень мощное – молоты и прессы разных типов. Главнейший инструмент - штампы и обрезные матрицы; изготовление штампов - необходимая операция в штамповочном цехе. Необходимость штамповки вызвана потребностью изготовлять детали в порядке массового производства: с одного штампа (без переточки ручьев) снимают 5—30 тыс. штук, причем разница в весе первых и последних менее 5%, тогда как в прежнее время, когда штамповка производилась из прокатанной или прокованной заготовки в штампе, имевшем окончательные размеры изделия, штамп выдерживал не более 100—150 шт., после чего разница в весе между первой и последней штукой достигала более 10—15%, а по размерам изделие становилось непригодным.

Качество металла штамповки было невысокое. В настоящее время заготовка подготовляется для штамповки в так называемых подготовительных ручьях. Штамповка развивалась гл. обр. на основании практики США, а другие страны, в том числе и СССР, заимствовали эти приемы; в таблице приведены последовательные операции штамповки и русское и американское название ручьев в штампах.

Последовательные операции штамповки и русское и американское название ручьев в штампах

Штамповка

В Англии в прежнее время при изготовлении штампов каждый ручей нарезался в одном бойке; при трех ручьях необходимы были три молота (батарея), на которых работала одна бригада или даже один человек (молоты с автоматическим подъемом бойка).

Низкий коэффициент использования механизмов в данном случае, в особенности при большом производстве, вызывал в США стремление нарезать все ручьи в одном штампе (фиг. 7) (работа одним молотом), отчего штамп получился более тяжелым и применяемый молот более мощным (тяжелый боек).

Ручьи в одном штампе

Работа таким молотом имеет свои неудобства: операции в ручьях 1—5 требуют значительно слабее удара, чем в ручьях 6—7, поэтому английские штамповщики ввели работу двумя молотами: заготовочным (фиг. 8), легким для операций 1—5 (не всегда все 5) и отделочным (фиг. 9) для 6—7 и 8-й операций.

Заготовочная штамповка

Отделочная штамповка

Заготовочные штампы изготовляются из отожженной углеродистой, а отделочные из специальной стали. В Америке для удешевления изготовления штампов отделочный (чистовой) штамп делается вставным, что является измененным английским сборным штампом, фиг. 10 - молот с установленными сборными штампами, фиг. 11 - установка в нижней подставке (больстер, молота сборного штампа), применяемым только для некрупных штамповок серийного заказа, а вставной ручей, наоборот, применяется для очень крупных штамповок, например, коленчатых валов автомобиля.

Молот с установленными сборными штампами

Установка штампа в нижней подставке

Как видно из таблицы, современный процесс штамповки (в зависимости от сложности изделия) заключается: в подготовке с распределением объемов металла между полостями штампа (ручей 1, фиг. 12), загибке (или разделении на части) конца заготовки для правильного течения волокна (вытянутые кристаллиты) металла в гибочном ручье 2 и наконец в черновой штамповке 3 (без заусенца) и чистовой 4 (с заусенцем); после отрезки заусенца штамповка с точки зрения кузнечного дела готова.

Штампованная ось из тонкой высаженной полосы без разрезки

Одной из операций штамповки, очень важной для обеспечения устойчивости штампов, является вытяжка толстых частей заготовки. Вместо этого можно тонкую заготовку высадить в тех местах, где надо получить утолщение а, б (фиг. 13, А, В, С, D, Е, - штампованная ось из тонкой высаженной полосы без разрезки; фиг. 14 - высадка полосы для образования Т-образного хвоста оси при штамповке без разрезки); приготовив т. о. заготовку для чернового ручья, возможно штамповку получить в 2—3 удара; штамп в этом случае представляет только два ручья - черновой и чистовой.

Высадка полосы для образования Т-образного хвоста оси при штамповке без разрезки

Благодаря комбинации высадки и гибочной операции штамповка обеспечивает наибольшую прочность поковке, т. к. в этом случае все вытянутые волокна кристаллитов не перерезаются, а изгибаются. Условия штамповки требуют наибольшей вязкости металла. Эти условия для стали и других металлов создаются нагревом; чем выше нагрев, тем большей вязкостью обладает металл. Однако пределом для нагрева является опасность получения жидкой фазы: например, наличие нерастворимого свинца в латуни препятствует нагреву металла выше 326°С (температура плавления Рb), так как образовавшийся жидкий Рb будет причиной разрушения штампуемой латуни; то же можно сказать о включениях FeS при температуре 1000°С (красноломкость) или даже появлении жидкой фазы в стали (например, стали с содержанием углерода в 0,4% при 1300°С). Это явление, часто встречаемое при штамповке, называется пережогом. Пережог чаще всего наблюдается на заусенцах (рваные края). Обрезанные заусенцы, носящие следы пережога, указывают, что материал штамповки около такого заусенца был перегрет и требует исправления термообработкой и правильно выбранной конструкцией печи. Штамповка горячего материала требует для изготовления штампов устойчивых сортов стали, в особенности для чистовых ручьев, размеры которых должны сохраняться после многих сотен и тысяч штамповок. Главнейшей примесью в таких сталях являются хром и вольфрам, а также ванадий; углерода должно быть 0,3—0,4%. Чем выше температура штамповки, тем проще м. б. состав стали для штампов; при холодной штамповке применяют сталь с содержанием 0,6—0,7% С (под молоты) и до 1% С (под прессы).

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 26 - 1934 г.